请用scala编写一个ID3决策树分类算法

时间: 2023-09-15 15:19:59 浏览: 55
好的,以下是一个简单的ID3决策树分类算法的Scala实现: ```scala import scala.collection.mutable.ArrayBuffer case class TreeNode(attribute: Int, children: Map[String, TreeNode], result: Option[String]) def id3(data: Array[Array[String]], labels: Array[String]): TreeNode = { val attributes = Array.range(0, labels.length - 1) val rootNode = buildTree(data, labels, attributes) rootNode } def buildTree(data: Array[Array[String]], labels: Array[String], attributes: Array[Int]): TreeNode = { val classCounts = countClasses(data, labels) val defaultClass = classCounts.maxBy(_._2)._1 if (classCounts.size == 1 || attributes.isEmpty) { TreeNode(-1, Map.empty[String, TreeNode], Some(defaultClass)) } else { val bestAttribute = chooseBestAttribute(data, labels, attributes) val children = splitData(data, labels, bestAttribute).map { case (value, subset) => (value, buildTree(subset, labels, attributes.filter(_ != bestAttribute))) }.toMap TreeNode(bestAttribute, children, None) } } def countClasses(data: Array[Array[String]], labels: Array[String]): Map[String, Int] = { val classIndex = labels.length - 1 data.foldLeft(Map.empty[String, Int]) { (counts, instance) => val label = instance(classIndex) counts + (label -> (counts.getOrElse(label, 0) + 1)) } } def chooseBestAttribute(data: Array[Array[String]], labels: Array[String], attributes: Array[Int]): Int = { val classIndex = labels.length - 1 val entropy = calculateEntropy(data, labels) attributes.maxBy { attribute => val attributeValues = data.map(_(attribute)).distinct attributeValues.map { value => val subset = data.filter(_(attribute) == value) val classCounts = countClasses(subset, labels) val subsetEntropy = classCounts.values.map { count => val prob = count.toDouble / subset.length -prob * math.log(prob) / math.log(2) }.sum subsetEntropy * subset.length / data.length }.sum } } def calculateEntropy(data: Array[Array[String]], labels: Array[String]): Double = { val classCounts = countClasses(data, labels) val classProbabilities = classCounts.values.map(_.toDouble / data.length) classProbabilities.map(p => -p * math.log(p) / math.log(2)).sum } def splitData(data: Array[Array[String]], labels: Array[String], attribute: Int): Map[String, Array[Array[String]]] = { data.groupBy(_(attribute)).mapValues(_.map(_.patch(attribute, Nil, 1))) } ``` 这个实现的ID3算法接受一个数据集的二维数组和一个标签数组作为输入,并返回一个ID3决策树的根节点。其中,数据集的每一行表示一个样本,每一列表示一个特征值;标签数组的每个元素表示一个样本所属的类别。 使用该算法的示例代码: ```scala val data = Array( Array("Sunny", "Hot", "High", "Weak", "No"), Array("Sunny", "Hot", "High", "Strong", "No"), Array("Overcast", "Hot", "High", "Weak", "Yes"), Array("Rain", "Mild", "High", "Weak", "Yes"), Array("Rain", "Cool", "Normal", "Weak", "Yes"), Array("Rain", "Cool", "Normal", "Strong", "No"), Array("Overcast", "Cool", "Normal", "Strong", "Yes"), Array("Sunny", "Mild", "High", "Weak", "No"), Array("Sunny", "Cool", "Normal", "Weak", "Yes"), Array("Rain", "Mild", "Normal", "Weak", "Yes"), Array("Sunny", "Mild", "Normal", "Strong", "Yes"), Array("Overcast", "Mild", "High", "Strong", "Yes"), Array("Overcast", "Hot", "Normal", "Weak", "Yes"), Array("Rain", "Mild", "High", "Strong", "No") ) val labels = Array("Outlook", "Temperature", "Humidity", "Wind", "PlayTennis") val rootNode = id3(data, labels) ``` 这个示例代码使用了一个简单的天气预测数据集,并构建了一个ID3决策树。你可以根据自己的需求替换数据集和标签数组来使用这个算法。

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好的,根据上面的目标函数,我们可以推导出其对应的梯度向量函数,如下所示: def gradient(x, y, beta): """ Compute gradient of the logistic regression loss function :param beta: model parameter vector :param x: feature matrix :param y: label vector :return: gradient vector """ n = x.shape[0] pred = 1 /
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